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我们观测的尺度越大,宇宙中的物质就看起来越均匀(见图3-6)。为了反对那些认为“我们的宇宙只是被设计来愚弄人类的阴谋论”,科学家们用观测结果大声疾呼:据目前所知,空间看来已延续到我们的宇宙的边界之外,但依然充满了星系、恒星和行星。
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101091米外,有个人与你一模一样
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之前我们已经讲到,如果第一层平行宇宙真的存在,它们的尺度应该与我们的宇宙相仿,但栖身于相当遥远的空间,从那里发出的光线还没有足够的时间到达我们的眼睛。这样说起来,我们应该位于我们宇宙的中心位置。这是否说明我们在宇宙中拥有一点特殊的地位呢?并不是。
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想象一下,假设你行走在一片铺天盖地的浓雾中,能见度小于50米,你会感觉到自己处在一个雾霾围成的球面中心,在这个球面的边界之外(与我们的宇宙边界很类似),什么都看不见。但是,这并不能说明你真的拥有特殊的地位、处在某个基本事物的中心,因为无论是谁,只要走进这片浓雾中,都会觉得自己位于雾霾球面的中心。同样,任何一个观察者,不管他位于空间中的什么地方,都会觉得自己位于宇宙的中心。并且,这些相邻宇宙相接的地方也并不存在什么物理边界,就像雾气中能见度边缘的50米远处并不存在一个特别的分界线一样——50米外的雾气和地面与你身边的并无什么差别。此外,这些平行宇宙之间还可以相互重叠,就像雾球可以相互重叠一样。比如,30米外有一个人,他能看见一部分你能看见的区域,同时也能看见一部分你看不见的区域,这样你们俩的雾球就有一部分区域相互重叠了。平行宇宙也是如此,假如50亿光年外的星系中居住着一位观察者,他能看见地球所在的区域,同时也能看见一部分超越我们视野之外的宇宙。
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如果永恒暴胀或其他什么东西创造出了无限多的此类平行宇宙,那么,和我们相仿的那些分身里最近的那个,究竟位于多远之外呢?根据经典物理学,宇宙可以有无穷多种组织形式,所以,不能保证你一定能找到你的分身。从经典理论的角度来说,甚至两个粒子间的距离都有无限多种可能性,因为你在计算概率时会发现小数点后的位数将是无穷多。但是,有一个很清楚的事实是,所有人类文明只能辨别出可能存在的有限多个平行宇宙,因为人类目前的测量精度是有限的——迄今为止,物理学测量误差的纪录是小数点后16位。
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更有甚者,量子力学甚至从最根本的层次上限制了平行宇宙的多样性。正如我们将在后两章探讨的那样,量子力学将模糊的本质赋予了大自然,因此,用超过特定值的精确度去讨论物体的位置是没有意义。这种局限的结果就是,宇宙组织形式的可能性是有限的。根据保守估计,与我们的宇宙大小相仿的宇宙的组织方式共有1010118种[14]。还有一种更保守的理论,叫作“全息原理”(holographic principle),它预测一个与我们的宇宙大小相似的体积最多能有1010124种组织方式[15]。否则,你塞进去的东西就太多了,会让它形成一个比自身还大的黑洞。
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这些都是巨大的数字,大得简直超乎想象,甚至比著名的“古戈尔普勒克斯”(googolplex)还大。小男孩都对大数字很着迷,我曾经偷听到我儿子和他的小伙伴抢着说出比对方更大的数字。在万亿、亿亿之后,我们不可避免要遇到这样一个炸弹——古戈尔普勒克斯。在它之后,是一片充满敬畏的沉默。你可能知道,1古戈尔普勒克斯是指1后面跟着1古戈尔个零,而1古戈尔是1后面跟着100个零,所以1古戈尔普勒克斯就是1010100。它后面可不只是跟着100个零,而是10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000个零!这个数字实在是太大了,你根本没法写出来,因为它包含的位数甚至比我们整个宇宙的原子数量还多!我一直怀疑谷歌(Google)是一家野心勃勃的公司。当我因一次会议而去拜访他们时,我发现他们把自己的办公园区称为“谷歌普勒克斯”(Googleplex)。
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虽然1010118是一个超大的天文数字,但与无穷大比起来,还是小巫见大巫。这意味着,如果永恒暴胀创造出了一个包含无穷多个第一层平行宇宙的空间,那里面将包含所有的可能性。具体地说,想要找到两个完全相同的宇宙,你可能需要逐个检查1010118个宇宙(见图5-2)。所以,如果你在宇宙中沿直线旅行,想到达第一个与我们的宇宙完全相同的宇宙,你可能需要横穿1010118个宇宙直径。如果你愿意在各个方向上都去碰碰运气,你会发现,每个方向上碰到相同宇宙需要旅行的距离是大致相同的,差不多都是1010118米,这个搞笑的双重指数(指数的指数)依然存在。[16]
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图5-2 在这个玩具宇宙中有4个不同的位置,占据每个位置的粒子有两种可能性,所以一共只有24种组合方式(左上)。这意味着,在这样的宇宙的第一层多重宇宙中,要找到一个相同的平行宇宙,你需要检查16个宇宙。同样,如果我们的宇宙包含10118个粒子,可以组合成1010118种不同的排列方式,那么,你需要旅行1010118个平行宇宙,才能遇到一个相同的宇宙。
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在稍微近一些的地方,大约101091米以外的地方,应该存在一个半径为100光年的球形区域,与以地球为中心的同半径区域完全相同,所以我们在下一个世纪中的所有观念也将与那里的分身完全相同。大约101091米以外的地方,应该存在一个与你一模一样的人。实际上,还有一些分身可能存在于更近的地方,因为最终孕育出你的整个过程在宇宙中处处都在发生,比如行星的形成和进化的历程。仅在我们的宇宙中,就可能存在着1020颗处于宜居带的行星。
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第二层多重宇宙,永远无法到达的地方
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之前,我曾把暴胀称为“不断给予的礼物”,因为每一次你认为它不会再给出更激进的预测时,它都再一次颠覆你的想法。如果你感到第一层多重宇宙实在太大了,难以接受,那么,试着张开思维的翅膀,想象一下,假如有无穷多个第一层多重宇宙,有一些甚至拥有明显不同的物理定律,你的脑袋会不会一个变成两个大?然而,安德烈·林德、亚历克斯·维兰金、阿兰·古斯和他们的同事们已经告诉人们,这就是暴胀理论作出的典型预测。我们将它称为第二层多重宇宙。
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同一个空间,许多个宇宙
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物理学家怎能允许如此疯狂的事情存在?我们在图4-8中看到,暴胀能从有限的体积内创造出无限的体积。正如图5-3所示,我们没有理由认为暴胀不会在几个相邻的体积内发生,只要交界处的暴胀永不结束,就能由此产生出几个相邻的无限区域(也就是第一层多重宇宙)。
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图5-3 我们用图4-8中的机制来表示永恒暴胀,假设暴胀创造出了3个无限的区域,那么,想要在不同区域间穿行是不可能完成的任务,因为暴胀不停地在你和目的地之间创造出新的空间,其速度远大于你穿行其中的速度。
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这意味着,如果你居住在其中一个第一层多重宇宙中,你根本不可能去拜访相邻的某一个——暴胀不停地在边界区域创造出空间,速度非常快,你根本不可能穿越过去。
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这就好像我和孩子们玩的火箭游戏,我会假装他们坐在火箭的后座上,我带着他们一起前往第一层多重宇宙的边界:
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“老爸,我们到了吗?”
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“还有一光年。”
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“老爸,我们到了吗?”
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“还有两光年。”
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也就是说,尽管其他第二层平行宇宙与我们处于同一个空间中,但它们与我们的距离无限远,即使我们以光速前进,也永远无法到达它们。与之不同的是,其他第一层平行宇宙从本质上说是可以到达的,你甚至能去往第一层多重宇宙中任意远的地方,只要你有足够的耐心,并且拥有一台宇宙膨胀减速器[17]。
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